流体力学
1. 密度ρ: 单位体积流体所具有的质量。
SI 单位：kg/m
3
a) 液体密度：主要影响因素为温度和压力。
i.
压力的影响较小，通常可忽略。
ii.
温度升高，密度减小。
b) 气体密度：在工程中，低压、高温下的真实气体可近视为理想气体。
i. 气体密度随温度、压力的变化有明显的改变。 ii.
压力升高，密度增大；温度升高，密度减小。
2. 压强p ：流体垂直作用在单位面积上的力。
SI 单位：Pa 或N/m 2
a) 1atm ＝101.3kPa ＝760mmHg ＝10.33mH 2O ＝1.033at ＝ 1.033kgf/cm 2
1bar ＝105
Pa
b) 表压＝绝压－大气压 真空度＝大气压－绝压
★当压力用表压或真空度表示时，需注明。例如：20kPa （表压）
3. 流体静力学基本方程式：
a) 等压面概念：在静止、连续的同一种流体内部，处在同一水平面上的各点的压力均
相等。（即静压强仅与垂直高度有关，而与水平位置无关。）
V
m ＝ρ
RT
pM V m =＝
ρA
F
p ＝gh
P P ρ+=0
b) 传递定律：同一种流体内部，如果一点的压力发生变化，则其他各点的压力将发生
同样大小和方向的变化。 c)
可以改写成 即液柱高度可以用来表示静压强大小，但须注明是何种液体。在静止、连续的同一种流体内部，任一截面的压力仅与其所处的深度有关，而与底面积无关 。
d) 方程是以不可压缩流体推导出来的，对于可压缩性的气体，只适用于压强变化不大
的情况。 （±20%）
4. 流量：单位时间内流过管道任一截面的流体量。
a) 体积流量:流量用体积来计量，一般用Q 表示；SI 单位：m 3
/s b) 质量流量:流量用质量来计量，用W S 表示； SI 单位：kg/s
c)
5. 流速：单位时间内流体在流动方向上流过的距离，称为平均流速。
以u 表示，SI 单位：m/s 。
质量流速：单位时间内流体流过管道单位面积的质量流量，SI 单位：kg/(m 2
.S)。
6. 稳定流动：流动系统中流体的流速、压强、 密度等有关物理量仅随位置而改变，而不
随时间而改变 。
7. 稳定流动的质量守恒（连续性方程）
对于不可压缩流体： 8. 稳定流动的能量守恒（伯努利方程）
a) 衡算基准：1kg 流体 单位：J/kg
b) 衡算基准：1N 流体 单位：m 液柱
9. 流体阻力
gh P P ρ+=0h
g
P P =-ρ0
Q W S ρ=A
Q
u =2
1 S S W W =2
1221⎪⎪⎭
⎫
⎝⎛=d d u u ∑+++=+++f
e h p
u gz W p u gz ρρ22
22121122f
e H g
p
g u z H g p g u z +++=+++ρρ22
22121122
a) 粘度μ（动力粘度）：SI 单位：Pa ·s
1 Pa ·s ＝10P （泊）＝1000cP （厘泊） 运动粘度：ρ
μν=
SI 单位：m 2
/s 1 m 2
/s ＝104
沲＝106
厘沲 b) 流动类型的判断μ
ρ
du =
Re
Re<2000，层流 Re>4000，湍流
c) 直管阻力 单位质量管内流动时流体损失能量：
2
2
u d l h f λ=∑
（J/kg ）
其中λ为摩擦系数，与雷诺数与管子粗糙度有关。层流时，Re
64=λ 湍流时，)(Re,ελf =，完全湍流时，通常为常数
d) 局部阻力 （J/kg ）
e) 阻力的表现形式——压强降
Δ
单位体积管内流动时流体损失能量
10. 离心泵
a) 气缚
2
'h 2u f ζ=∑
在启动泵前没有灌满被输送液体或在运转过程中渗入了空气，因气体的密度远小于液体，产生的离心力小，无法把空气甩出去，导致叶轮中心所形成的真空度小，不足以将液体吸入泵内，尽管此时叶轮在不停地旋转，却由于离心泵不能吸液（空转）而无法输送液体，这种现象就称为“气缚”。
b)汽蚀
当叶轮中心处的压力小于或等于被输送液体当前温度下的饱和蒸汽压时，叶
轮进口处的液体会出现大量气泡，这些气泡随液体进入高压区后又迅速被压
碎而凝结，致使气泡所在空间形成真空，周围液体质点以极大速度冲向气泡
中心，造成冲击点上有瞬间局部击压力，从而使叶轮等部分很快损坏，这种
现象就叫“汽蚀”。
c)防止汽蚀的措施
i.降低输送液体的温度---降低饱和蒸汽压
ii.减小吸上高度增大入口压力
iii.变净正吸入为灌注吸入
iv.采用粗而光滑的吸管减小吸入管阻力
v.减少管路附件
vi.关小排出阀降低流量
vii.降低泵的转速
d)分析以下几种情况，哪一种更容易发生汽蚀？
i.夏季与冬季夏季
ii.流量大与小大
iii.泵安装得高与低高
iv.吸入管路的长与短长
v.吸入液面的高与低低
e)主要性能参数
i.流量Q：离心泵的送液能力，是指单位时间内泵所输送的液体体积。m3/h或
m3/s
泵的流量取决于泵的结构尺寸(主要为叶轮的直径与叶片的宽度)和转速等。操
作时，泵实际所能输送的液体量还与管路阻力及所需压力有关。
ii.扬程H：泵的压头，是指单体重量流体经泵所获得的能量。m 液柱
